X射線衍射法是干嘛用的

關(guān)鍵詞：X射線衍射法,XRD

      X射線能夠發(fā)生衍射，這種特性能夠被人們所利用來進行物質(zhì)檢測和分析，下面我們就來介紹什么是X射線衍射分析技術(shù)，X射線衍射法能具體用來干什么。

      X射線衍射原理

      當(dāng)一束單色X射線入射到晶體時，由于晶體是由原子規(guī)則排列成的晶胞組成，這些規(guī)則排列的原子間距離與入射X射線波長有相同數(shù)量級，故由不同原子散射的X射線相互干涉，在某些特殊方向上產(chǎn)生強X射線衍射，衍射線在空間分布的方位和強度，與晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。

      X射線衍射分析法是什么

      根據(jù)X射線穿過物質(zhì)的晶格時所產(chǎn)生的衍射特征，鑒定物質(zhì)成分與結(jié)構(gòu)的方法，我們稱為X射線衍射法。利用晶體對X射線的衍射效應(yīng)，研究晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，最終確定出不同的或相同的原子在晶胞內(nèi)的位置（即原子的排列方式）。

      它包括：

      ①根據(jù)晶體化學(xué)組成及其密度和晶胞參數(shù)，計算出單位晶胞內(nèi)分子數(shù)，從而算出單位晶胞內(nèi)各種原子的數(shù)目；

      ②對魏森堡圖或回擺圖進行指標(biāo)化，即對照片上每一衍射點確定其晶面指標(biāo)的過程，然后根據(jù)衍射系統(tǒng)消光的特點定出衍射群，再結(jié)合其他性質(zhì)定出空間群；

      ③根據(jù)晶體的晶形、勞埃圖以及某些物理性質(zhì)（如壓電性、旋光性等），確定出晶體的晶系和對稱型；

      ④根據(jù)回擺圖或旋轉(zhuǎn)圖測定出晶胞參數(shù)；

      ⑤根據(jù)衍射點的指標(biāo)和對應(yīng)每一衍射點的衍射強度，并通過對強度數(shù)據(jù)進行一系列修正，還原為結(jié)構(gòu)振幅；

      ⑥再根據(jù)這許多由實驗得到的結(jié)構(gòu)振幅資料，或運用直接法（求出其相角），或結(jié)合晶體化學(xué)原理運用試差法（反復(fù)假設(shè)試用結(jié)構(gòu)），最終確定出每個原子在單位晶胞內(nèi)的坐標(biāo)。

      X射線衍射技術(shù)已經(jīng)成為研究粘土礦物（尤其是研究泥巖和碳酸鹽巖中的粘土礦物）的最重要手段，并且也是研究各種自生礦物的重要手段，并能對泥、頁巖中自生礦物和碎屑礦物做定量分析，此外還可以用于固體有機質(zhì)的顯微結(jié)構(gòu)與變質(zhì)程度的研究，這些都是其他分析手段的弱點。

      X射線衍射法圖解

      X射線衍射法研究晶體結(jié)構(gòu)過程

      X射線衍射法是一種研究晶體結(jié)構(gòu)的分析方法，而不是直接研究試樣內(nèi)含有元素的種類及含量的方法。當(dāng)X射線照射晶態(tài)結(jié)構(gòu)時，將受到晶體點陣排列的不同原子或分子所衍射。X射線照射兩個晶面距為d的晶面時，受到晶面的反射，兩束反射X光程差2dsinθ使入射波長的整數(shù)倍時，即2dsinθ=nλ（n為整數(shù)），兩束光的相位一致，發(fā)生相長干涉，這種干涉現(xiàn)象稱為衍射，晶體對X射線的這種折射規(guī)則稱為布拉格規(guī)則。θ稱為衍射角（入射或衍射X射線與晶面間夾角）。n相當(dāng)于相干波之間的位相差，n=1，2…時各稱0級、1級、2級……衍射線。反射級次不清楚時，均以n=1求d。晶面間距一般為物質(zhì)的特有參數(shù)，對一個物質(zhì)若能測定數(shù)個d及與其相對應(yīng)的衍射線的相對強度，則能對物質(zhì)進行鑒定。

      x射線衍射分析技術(shù)能用來干什么

      X射線衍射技術(shù)已經(jīng)成為最基本、最重要的一種結(jié)構(gòu)測試手段，其主要應(yīng)用主要有以下幾個方面：

      物相分析

      物相分析是X射線衍射在金屬中用得最多的方面，分定性分析和定量分析。前者把對材料測得的點陣平面間距及衍射強度與標(biāo)準(zhǔn)物相的衍射數(shù)據(jù)相比較，確定材料中存在的物相；后者則根據(jù)衍射花樣的強度，確定材料中各相的含量。在研究性能和各相含量的關(guān)系和檢查材料的成分配比及隨后的處理規(guī)程是否合理等方面都得到廣泛應(yīng)用。

      結(jié)晶度的測定

      結(jié)晶度定義為結(jié)晶部分重量與總的試樣重量之比的百分?jǐn)?shù)。非晶態(tài)合金應(yīng)用非常廣泛，如軟磁材料等，而結(jié)晶度直接影響材料的性能，因此結(jié)晶度的測定就顯得尤為重要了。測定結(jié)晶度的方法很多，但不論哪種方法都是根據(jù)結(jié)晶相的衍射圖譜面積與非晶相圖譜面積決定。

      精密測定點陣參數(shù)

      精密測定點陣參數(shù) 常用于相圖的固態(tài)溶解度曲線的測定。溶解度的變化往往引起點陣常數(shù)的變化；當(dāng)達(dá)到溶解限后，溶質(zhì)的繼續(xù)增加引起新相的析出，不再引起點陣常數(shù)的變化。這個轉(zhuǎn)折點即為溶解限。另外點陣常數(shù)的精密測定可得到單位晶胞原子數(shù)，從而確定固溶體類型；還可以計算出密度、膨脹系數(shù)等有用的物理常數(shù)。